中考满分——第10节 电和磁及家庭用电

第10节 电和磁及家庭用电
考点梳理
一、电和磁
1．磁体及性质
(1)磁体：具有磁性的物体。
(2)磁性：具有吸引铁、钴、镍等物质的性质。条形和蹄形磁体的磁性都是两端最强，中间最弱。
(3)磁化：使原来没有磁性的物体得到磁性的过程。原来的磁体与被磁化的物体间相互靠近的两磁极为异名磁极。如图，当普通钢条A端靠近永磁体的北极，钢条被磁化后，A端为南极。
(4)磁极：磁体上磁性最强处。一个磁体有两个磁极：南极(S)和北极(N)。
(5)磁极间的相互作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
(6)磁场
①基本性质：它对放入其中的磁体产生磁力的作用。磁体间相互作用是通过磁场而发生的。
②磁场的方向：磁场有方向性。将另外一小磁针放在磁场中时．在任何一点小磁针北极所指的方向．就是该点的磁场方向。
③表示方法：用磁感线表示。
磁感线的特点：(a)磁感线是为了形象地描述磁场而虚设的曲线。(b)磁体周围的磁感线从磁体北极出发，回到磁体南极。(c)每一条磁感线上任何一点的方向都跟该点磁场方向一致。
2．电流的磁场
(1)奥斯特实验：通电导线周围存在磁场。其方向与电流方向有关。
(2)直线电流周围的磁感线：是一些以导线上各点为圆心的同心圆，这些同心圆都在跟直导线垂直的平面上。
(3)通电螺线管周围的磁场
①磁感线形状：与条形或蹄形隧体周围的磁感线相似。
②判断方法：安培定则(如图)。右手握住通电螺线管，四指所指的方向与电流环绕方向相同，大拇指所指的方向就是其北极。
3．应用：电磁铁
①组成：带有铁芯的螺线管。通电螺线管中间插入铁芯会使磁性显著增强。
②影响电磁铁磁性强弱的因素：电磁铁中电流越大，其磁性越强；电磁铁线圈匝数越多，其磁性越强。
4．磁场对电流的作用
通电导体在磁场里要受到磁力的作用，力的方向跟电流方向和磁感线方向有关。
5．电磁感应现象
闭合电路中的一部分导体在磁场里做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流，这种现象叫电磁感应现象。感应电流方向跟磁感线方向、导体做切割磁感线时的运动方向都有关。
【思考】 在电磁感应现象的实验中，闭合回路的哪部分相当于完整电路中的电源?
6．直流电动机和交流发电机
(1)比较异同
原理
构造
能量转化
直流
电动机
通电线圈在磁场
中受力转动
磁体、线圈、电
刷、换向器
电能→
机械能
交流
发电机
电磁感应现象
磁体、线圈、电
刷、滑环
机械能→
电能
(2)换向器作用：当线圈刚转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向，使线圈继续转动。
(3)交流电：方向发生周期性改变的电流叫交流电。我国供生产和生活用的交流电周期为0．02秒，频率为50赫兹。
(4)实用的大型交流发电机组成：定子一一线圈；转子一一电磁铁。
【思考】你知道大型实用的交流发电机的转子为何用电磁铁而不用永磁体?
二、家庭用电
1．家庭电路
(1)家庭电路的组成：如图，从室外到室内主要有进户线、电能表、闸刀开关、熔断器、室内用电器。
(2)各部分特点
①进户线
特点：火线与地面之间电压为220伏，零线与地面之间电压为零，火线与零线之间电压为220伏。
判断方法：使用测电笔判断。手指接触笔尾金属体，笔尖金属体接触被测电线，如果氖管发光，表示所测电线为火线，否则为零线。
②闸刀开关
作用：接通和切断电源。
安装方法：使电源线连接在静触头上，静触头一定要在上边，不可倒装。
③断路器
作用：避免电路中由于短路或用电器总功率过大造成电流太大引起火灾。其中保险丝的材料特点是熔点低、电阻率大。
保险丝选用原则：所选用保险丝的额定电流应等于或稍大于电路中的最大正常工作电流。
④插座：三孔插座的三个插孔分布于等腰三角形的三个顶点上，接法如图所示。
2．安全用电
(1)安全电压：一般情况下，不高于36伏的电压才安全。但在潮湿环境中安全电压应在24伏甚至12伏以下。
(2)触电
①原因：电流通过人体达到一定量时引起伤害事故。电流大小与人体的电阻及加在人体两端的电压大小都有关。
②常见触电：一般家庭电路的触电是由于人体直接或间接与火线接触造成的；一般高压触电有“跨步电压触电”和“高压电弧触电”两种。
③判断是否触电方法：主要看是否有电流通过人体。
(3)安全用电原则：不接触低压带电体，不靠近高压带电体。
(4)注意安全接线：零线直接进灯座，火线直接进开关，经过开关进灯座。
高频考点及真题演练
高频考点一 磁体及性质
考题一 (2011·杭州)4,NIJ学习了磁的知识后，标出了下列四种情况下磁体的磁极(小磁针的黑端为N极)，其中正确的是 ( )
解析：磁极之间的相互作用是：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。由此可知本题图C正确。
答案：C
真题演练1 (2010·湖州)如图为一种椭球体磁铁，该磁铁磁性最强的部位在哪里呢?小明认为在磁铁的两端。为了验证自己的猜想，他做了如下的实验：
步骤l：将两个磁铁如甲图放置，手拿住上面的磁铁，将下面磁铁的两端分别接触上面磁铁的下端，下面磁铁均掉落。
步骤2：将两个磁铁如图乙放置，手拿住上面的磁铁，下面的磁铁不会掉落。
(1)根据小明的实验，可判断出小明的猜想是__________ (选填“正确”或“错误”)的。
(2)要确定该磁铁磁性最强的部位，你的实验方案是______________________________。
【尝试自解】
高频考点二 电流的磁场
考题二 (2011·成都)请标出图中通电螺线管和小磁针的南北极(用“S”和“N”表示)。
解析：可先根据电源的正负极判断出电流方向，然后根据右手螺旋定则可判断出通电螺线管左端为S极。则根据异名磁极相互吸引可知，小磁针的左端为N极。
答案：在螺线管左端标S极，右端标N极；在小磁针左端标N极，右端标S极。
真题演练2 在如图所示的实验中，闭合开关，原来静止的小磁针发生了偏转，造成小磁针偏转的原因是什么呢?
猜想一：可能是通电后导线产生的热量使空气对流引起。
猜想二：可能是通电后导线周围产生了磁场引起。
(1)小柯看到小磁针，认为它一定受到力的作用。他判断的理由是__________________。
(2)为了验证猜想一，下列方案可行的是_________。
①将整个装置放在玻璃箱中进行实验 ②将小磁针罩在烧杯中，导线置于烧杯上方并平行于小磁针进行实验 ③改变导线中的电流方向
(3)如果实验中小磁针偏转不明显，请提供一条改进建议：________________________。
【尝试自解】
高频考点三 电磁铁的应用
考题三 (2011·嘉兴)如图是拍摄机动车闯红灯的工作原理示意图。光控开关接收到红灯发出的光会自动闭合，压力开关受到机动车的压力会闭合，摄像系统在电路接通时可自动拍摄违章车辆。下列有关说法正确的是 ( )
A．只要光控开关接收到红光，摄像系统就会自动拍摄
B．机动车只要驶过埋有压力开关的路口，摄像系统就会自动拍摄
C．只有光控开关和压力开关都闭合时，摄像系统才会自动拍摄
D．若将光控开关和压力开关并联，也能起到相同的作用
解析：应用电磁继电器的自动控制电路分为控制电路和工作电路两部分。由图知控制电路中光控开关和压力开关互相串联，因此只有当这两个开关都接通时，控制电路中电磁铁才有磁性，将其上方的衔铁往下吸，接通工作电路，使摄像系统开始工作。
答案：C
真题演练3 (2010·绍兴)小王利用光敏电阻受到光照时电阻变小的特性，设计了一个如图所示的自动控制电路，要求光暗时灯亮，光亮时灯灭。在实际调试时，发现灯始终亮着，而光敏电阻和其他电路元件都正常。下列调节能使控制电路达到要求的是 ( )
A．减少螺线管线圈的匝数
B．抽出螺线管中的铁芯
C．滑动变阻器滑片P向右移动
D．减小控制电路电源电压
【尝试自解】
高频考点四 电磁感应现象
考题四 (2011·常州)为探究“什么情况下磁可以生电”，小华组装了如图所示的装置，图中ab是一根铜导线，闭合开关，当ab沿竖直方向上下运动时，电流表指针没有偏转，下列说法正确的是 ( )
A．感应电流太小，无法使电流表指针发生偏转
B．铜直导线太细，应换用较粗的铜棒
C．应该将ab改为左右运动
D．应该将磁体的N、S极对调
解析：产生感应电流的条件是先形成闭合回路，然后其中的部分导体做切割磁感线运动。现在观察图中磁体的放置知磁场方向是自上而下的竖直方向，因此当ab棒上下运动时，只是沿磁感线方向运动，并没有切割磁感线，要想切割磁感线，棒应左右运动。
答案：C
真题演练4 (2011·广东)在“探究感应电流的产生”的实验中。小颖同学的四次实验情况分别如图所示。
(1)有同学说：“只要闭合电路中的一部分导体在磁场中运动，就会产生感应电流。”你认为他的说法对吗?__________，图_________可支持你的结论。
(2)为了探究感应电流的方向跟磁场方向和导体运动方向之间的关系。
A．根据图甲和图乙的实验现象可以得出结论：___________________________
B．根据图乙和图丁的实验现象可以得出结论：___________________________
(3)从能量的角度来分析，感应电流的产生过程是_________能转化为电能。
【尝试自解】
高频考点五 家庭电路连接及安全用电
考题五 (2011·兰州)关于安全用电，下列说法不正确的是 ( )
A．三孔插座比两孔插座多的那个孔是用来跟地线连接的
B．家庭电路中发生触电事故，通常是人体直接或间接跟火线接触造成的
C．一旦发生触电事故应首先断开开关，切断电源
D．家庭电路中断路器跳闸一定是发生了短路
解析：三孔插座中的三个孔呈等腰三角形排列，顶点上的那个插孔连接地线，插头上对应的插脚接用电器外壳；发生触电事故时有电流从人体上流过，此时人体两端间应有一定电压值，而家庭电路中只有火线与地线之间或火线与零线之间有220伏的电压值，因此发生触电事故时一定是间接或直接跟火线接触了；救护触电者时应先切断电源，否则救护者也会触电；家庭电路中断路器断开的直接原因是电流过大，而电流过大的原因是发生了短路或电路中用电器总功率过大造成的，不一定就发生了短路。
答案：D
真题演练5 (2011·十堰)如图所示的照明电路中，闭合开关S，灯泡L不亮，用测电笔分别测试a、b、c-三点氖管均发光，又用测电笔测试插座接火线或零线的两插孔氖管都发光，则该电路可能发生的故障是 ( )
A．灯泡的灯丝断了
B．导线bc断路
C．插座内部短路
D．进户零线断路
【尝试自解】
中考命题方向及模拟
该部分中考内容一般涉及基本知识和基本方法，综合程度一般较低，不过有些时候也将该部分内容用来编实验探究等题目。只要掌握了该部分的基础知识，考试不会太难。
模拟测试题1 科研人员按如下步骤进行实验：①将香菇菌种经无菌操作后等量接种到两份相同的培养基中；②将接种后的培养基分别放在两个箱子中，在其中的一个箱子中央放入磁铁，另一个不放磁铁作为对照组；③每天观察测量并记录菌丝的长度。该实验要研究的问题是 ( )
A．水分对香菇生长是否有影响
B．培养基对香菇生长是否有影响
C．磁场对香菇生长是否有影响
D．光照对香菇生长是否有影响
模拟预测题2 我们已经知道：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时能够产生感应电流。某兴趣小组查阅资料后得知其他情况下也可能产生感应电流，为此他们进行了如下探究：
探究设计：如图所示，螺线管A与滑动变阻器、电源、开关组成一个回路，螺线管B与电流表组成另一个闭合回路，将A放在B内，探究过程及现象如下表：
操作
螺线管B中的磁场
变化情况
电流表指针
闭合开关瞬间
磁场由无到有
发生偏转
闭合开关一段时间，
A中电流稳定后
有磁场但不变
不发生偏转
闭合开关，A中电流
稳定后，再将滑动变
阻器的滑片向左或
向右滑动的过程中
磁场变强或变弱
发生偏转
断开开关的瞬问
磁场由有到无
发生偏转
由以上探究可知，感应电流产生的条件，下列说法正确的是 ( )
A．只要闭合电路中有磁场就会产生感应电流
B．只有闭合电路中的磁场变强时才能产生感应电流
C．只有闭合电路中的磁场变弱时才能产生感应电流
D．只要闭合电路中的磁场发生变化就能产生感应电流
(系统复习，全面提升自我，请完成同步训练)
同步训练 电和磁及家庭用电
1．磁场的基本性质是指 ( )
A．能使放入其中的小磁针发生偏转
B．能够吸引铁、钴、镍等磁性材料的性质
C．能够产生磁感线
D．能够对放入其中的磁体产生磁力的作用
2．探究影响电磁铁磁性强弱的因素时，按如图电路进行实验，每次实验总观察到电磁铁A吸引大头针的数目均比B多。此实验说明影响电磁铁磁性强弱的因素是 ( )
A．电流的大小 B．线圈的匝数
C．电流的方向 D．电磁铁的极性
3．下列做法中不会造成触电事故的是 ( )
A．靠近高压带电体
B．站在地上的人触到裸露的火线
C．站在绝缘体上的人两手同时握住同一根裸露的火线
D．站在绝缘体上的人两手同时握住裸露的火线和零线
4．如图所示，小明和小华同学将一根较长软电线的两端与高灵敏电流计两接线柱连接，拿着电线的两处，站在东西方向，像跳绳一样在空中不停地摇动，观察到灵敏电流计的指针发生偏转。此现象隐含的物理原理是 ( )
A．电流周围存在磁场 B．电磁感应原理
C．物质的磁化原理 D．磁场对电流有力的作用
5．洗衣机、电冰箱、电脑等许多家用电器均使用三脚插头与电源插座连接，如图所示。细心观察可以发现，三脚插头中与用电器金属外壳连接的那个插脚比另外两个插脚要稍长。这样的设计主要考虑下列哪一因素 ( )
A．使插头的造型更美观
B．插入插座中可更稳固
C．有利于识别火线和零线插脚
D．插入插座时，可确保用电器外壳先接地
6．如图所示，在水平地面上的磁体上方，有挂在弹簧测力计上的小磁体。小辉提着弹簧测力计向右缓慢移动，挂在弹簧测力计上的小磁体下端，沿图示水平路线从A缓慢移到B。则下图乙中能反映弹簧测力计示数F随位置变化的是( )
7．小刚同学将一台电磁炉插头插入插座，当闭合开关开始工作一段时间后，家中的所有用电器都立即停止工作，经检查是断路器断开。引起的原因很可能是 ( )
A．开关的两个线头相碰了
B．电路中用电器的总功率过大
C．台灯灯丝烧断了
D．台灯灯座中的两根线头相碰了
8．一位“法师”在铺有塑料地毯的舞台上表演不怕电的“功夫”。他将一盏普通白炽灯泡接到两导线头A、B之间，灯泡正常发光；随后将灯泡取下，“法师”两手分别抓住两导线头A、B，如图所示，其助手用测电笔分别测试A、B及“法师”的皮肤，发现测电笔的氖管都发光。对此表演的合理解释是 ( )
A．“法师”有特异功能，确实不怕电
B．“法师”的两手均戴有特制绝缘手套
C．在人、灯交替过程中，助手将零线断开了
D．在人、灯交替过程中，助手将火线断开了
9．兴趣小组在研究扬声器结构时，发现扬声器中有一个环形磁体，他们不知道环形磁体的磁极分布情况，于是几位同学提出了以下三种猜想：
猜想一：磁极呈横向分布(例如图甲，左侧为N极，右侧为S极)。
猜想二：磁极呈轴向分布(例如图乙，上面为N极，下面为S极)。
猜想三：磁极呈上中下分布(例如图丙，上下面为N极，中部为S极)。
(1)根据所学知识．他们经过讨论，断定猜想三是错误的。你认为他们判断的依据是_____
_____________________________________________________________________________。
(2)为了验证其他猜想，他们用细线将环形磁体水平悬挂起来(如图丁所示)，结果观察到磁体在任意位置都能保持静止。这说明猜想_______是错误的。
(3)请设计一个简单实验，验证剩下的一个猜想是否正确，简述你的实验方案。
主要器材：______________。
简要做法：______________。
如何判断：______________。
10．磁场的强弱可用磁感应强度(B)表示，单位为特(T)。某些材料的电阻值随磁场增强而增大的现象称为磁阻效应，用这些材料制成的电阻称为磁敏电阻，利用磁敏电阻可以测量磁感应强度。某磁敏电阻RB在室温下的阻值与外加磁场B大小间的对应关系如表所示。
外加磁场B／T
0
0.04
0.08
0.02
0.16
0.20
磁敏电阻RB／Ω
150
170
200
230
260
300
把RB接入如图所示电路(电源电压恒为9V。滑动变阻器R'上标有“l00Ω 1A”字样)，并在室温下进行实验。
(1)当外加磁场增强时，电路中的电流________ (选填 “变大”、“变小”或“不变”)；为了使电压表的示数保持不变。滑动变阻器R'的滑片P应向______(选填“a”或“b”)端移动。
(2)RB所在处无外加磁场时，RB=l50Ω；此时闭合开关，滑片P在a端和b端之间移动时，电压表示数的变化范围是多少?(不计实验电路产生的磁场，下同)
(3)当电路置于某磁场处，滑动变阻器R'滑片P位于b端时。电压表的示数为6V，则该处磁场的磁感应强度为_______T。
11．电梯为居民出入带来很大的便利，出于安全考虑，电梯都设置超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示。已知控制电路的电源电压U=6伏，保护电阻R1=l00欧，压敏电阻R2的阻值随压力F大小变化如图乙所示。电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计。
(1)当压敏电阻RO受到的压力F增大时，其阻值减小，控制电路中的电流增大，从而使电磁铁的磁性增强。电梯超载时，衔铁被电磁铁吸住，触点K与触点________接触，电铃发出警报声。
(2)当电磁铁线圈电流达到20毫安时，衔铁刚好被吸住。若该电梯厢内站立总质量为l000千克的乘客时，试通过计算说明电梯是否超载。(g取10牛／千克)
参考答案
第10节 电和磁及家庭用电
真题演练l 答案：(1)错误 (2)用该磁铁吸引铁屑，吸引铁屑最多的部位就是磁性最强的部位
解析：(1)两端相接触时吸引力很弱，中间相接触时吸引力很强，说明磁铁两端磁性很弱，中间磁性很强，磁极在中间。(2)由于磁体上磁性最强的部位叫磁极，而磁性的强弱可用能吸引铁粉多少来体现。
真题演练2 答案：(1)力是改变物体运动状态的原因 (2)②③ (3)增加电源电压
解析：(2)如果小磁针的偏转真的由空气流动引起，那么当隔绝空气流通或改变电流方向时小磁针偏转情况应不会改变。(3)当磁针偏转不明显时，说明磁针所受的磁力太弱，磁性不够强，因此应增加电流大小。
真题演练3 答案：C
解析：灯始终亮着说明触点ce与上边的触点分不开，可知电磁铁磁性不够强，不能将上方的衔铁吸下来，所以解决方法是应增加电磁铁中的电流强度。
真题演练4 答案：(1)不对 丙 (2)当磁场方向不变，导体切割磁感线运动方向相反时，感应电流方向也反向 当导体切割磁感线运动方向不变，磁场方向相反时。感应电流方向也反向 (3)机械
解析：(1)产生感应电流的条件是电路闭合，且部分导体做切割磁感线的运动。(2)图甲和图乙相比条件是磁感线方向相同，导体切割磁感线的运动方向相反；图乙和图丁相比，导体运动方向相同，磁感线方向相反。
真题演练5 答案：D
解析：闭合开关后灯不亮，说明电路某处断路，而a、b、c三点都能使测电笔氖管发光，说明这三点都和火线连接着，因此断点在进户零线。
模拟预测题1 答案：C
解析：两份培养基相比，除有无磁场外，其它条件都完全相同，说明实验研究的是磁场对香菇生长的影响。
模拟预测题2 答案：D
解析：综合表中实验操作的记录可知，当闭合回路中的磁场变强或变弱时均有感应电流产生。
同步训练
1．答案：D
解析：磁场的基本性质是对放入其中的磁体产生力的作用，铁、钴、镍等材料组成的物体放入磁场中时是由于被磁化成磁体后才被吸引的，磁感线是人们为研究磁场的方便而人为建立的模型。
2．答案：B
解析：将A与B相比，只有绕的线圈匝数不同，其他条件都相同。
3．答案：C
解析：造成触电事故时必有其强度能引起人体伤害的电流通过人体。对于A，会造成高压电弧触电；由于火线与地间或与零线间都有220伏的电压，因此对于B或D选项，都会有强大电流通过人体。对于选项C，火线与地问被绝缘体隔开，人体的两端会被同一根火线短路，不会有电流通过人体。
4．答案：B
解析：由图中知，灵敏电流计与电线构成了一个闭合回路，当将电线摆动时，电线做切割地磁场的磁感线运动。
5．答案：D
解析：家用电器外壳接地目的是防止产生触电事故：而对应的插头长一些可使用电器接触火线之前提前接地，有效防止触电事故产生。
6．答案：C
解析：当小磁体在A端时，其下端与大磁体间相互吸引；而在B端时，其下端与大磁体间相互排斥，所以移动过程中弹簧秤所受拉力越来越小。
7．答案：B
解析：电磁炉工作时电功率比较大。断路器断开是由于电流过大引起的。如果是电路短路，电流会非常大，断路器会立即断开，现在是电磁炉工作一段时间后断路器断开，所以是总功率过大引起的。
8．答案：C
解析：人体能使测电笔发光，说明人与火线相连着，而没有触电说明没有形成通路。因此可推测零线断开了。
9．答案：(1)一个磁体只有两个磁极 (2)一 (3)小磁针 将小磁针置于磁环周围不同处 多次观察小磁针稳定后两极的指向情况，从而判断出磁环磁极的位置
解析：将它如图丁所示悬挂，能在任意位置都保持静止，说明沿横向不能指南北，磁极不是沿横向分布。要判断磁极，可根据其周围小磁针在不同位置时指向判断磁感线分布，从而判断磁极分布。或将它悬挂使其轴向水平，观察其是否指示南北方向。
10．答案：(1)变小 b (2)9伏～5．4伏 (3)0．08
解析：(1)当磁场增强时，磁敏电阻阻值变大，所以电路中电流减小，此时磁敏电阻值占总电阻的比例增大，RB两端电压比例也增大，只有当变阻器阻值也增大时，R。的阻值比例才会减小了，其两端的电压比例又回到原先数值。 (2)当P在a端时，电压表示数等于电源电压9伏，当P在b端时，RB与R'串联，电路中的电流I=U／R总=U／(RB+R ')=9伏／250欧=0．036安，此时RB两端电压UB=IRB=0．036安×150欧=5．4伏，则电压表示数的变化范围是9伏至5．4伏之间。 (3)电流I=U变／R变=(U—UB)／R变=(9伏一6伏)／100欧=0．03安，RB=UB／I=6伏／0．03安=200欧，查表得外加磁场为0．08T。
答案：(1)B (2)已超载
解析：(2)当电磁铁线圈电流I=20毫安=0．02安时，控制电路的总电阻R=U／I=6伏／0．02安=300欧，压敏电阻值R2=R—R1=300欧一l00欧=200欧，由图像知电梯底架压力F=9000牛，电梯内物体总质量m==900千克<1000千克，可知，当电梯内总质量为1000千克时，电梯已超载。